003

Instytut Nauki o Materiałach - Uniwersytet Śląski w Katowicach

Biomateriały, ćwiczenie nr 1 „Polerowanie i obserwacja wybranych biomateriałów metalicznych”

Szlifowanie jest pierwszym etapem przygotowania zgładu metalograficznego. Powierzchnię próbki szlifuje się na szlifierkach do płaszczyzn wyposażonych w specjalne głowice do mocowania zgładów, bądź ręcznie. Szlifowanie rozpoczyna się na papierze o najgrubszym ziarnie, a wartość jego gradacji dobiera się w zależności od tego, jaką powierzchnię uzyskaliśmy podczas przecinania (im gładsza jest powierzchnia, tym wyższą gradację papieru będziemy mogli użyć jako pierwszej). Kolejne zmiany gradacji na wyższą wykonujemy dopiero po całkowitym zeszlifowaniu śladów poprzedniej. Trzeba również uważać przy doborze samej wartości gradacji, ponieważ jej skala według FEPA (Federation of European Producers of Abrasives) mieści się w przedziale 60-4200, natomiast według ASTM (American Society for Testing and Materials) 60-1200. Zdarzają się również wartości grubości ziarna podawane w pm. Środkiem ścierającym może być np. SiC, Al₂0₃, Zr0₂, diament, ceramika. Podczas procesu próbkę chłodzi się wodą, która ma również inne, dodatkowe funkcje.

a)

b)

c)

Rysunek 1. Widok rys powstałych w wyniku szlifowania próbek:

a) jednokierunkowe ułożenie rys po szlifowaniu na papierze o ziarnistości 220,

b) krzyżowe ułożenie rys powstałe po szlifowaniu na papierze o gradacji 360 (zg/adniewłaściwy, ponieważ widoczne sq rysy z poprzedniego szlifowania; należy kontynuować szlifowanie),

c) jednokierunkowe ułożenie rys po szlifowaniu na papierze o gradacji 360 (zglad przygotowany prawidłowo).

Jeżeli celem jest badanie makroskopowe, możemy poprzestać na dokładnym, a czasami nawet zgrubnym oszlifowaniu próbki. Jeżeli celem jest badanie mikroskopowe, należy przejść do kolejnego etapu, którym jest polerowanie. Możemy podzielić je na wstępne i końcowe. Uzyskanie gładkiej struktury po procesie polerowania ma bardzo duże znaczenie, gdyż obserwacja takiej struktury pod mikroskopem nie daje fałszywych kontrastów, a proces trawienia przebiega tylko w obszarach zdefektowanej budowy krystalicznej metalu.

Polerowanie wykonuje się na tarczach polerskich (suknach), zwilżanych zawiesinami. Sukna pełnią rolę podłoża, które ma zapewnić swobodny ruch ziaren środka ścierającego (zawiesiny) we wszystkich kierunkach. Sukna wykonywane są najczęściej z atłasu, nylonu, jedwabiu oraz innych tkanin opatentowanych przez ich producentów. Zawiesiny i pasty produkowane są najczęściej na bazie tlenku aluminium, tlenku magnezu, krzemionki koloidalnej, tlenku żelaza, tlenku chromu i występują w różnych postaciach oraz ziarnistości. Tlenek aluminium przykładowo istnieje w dwóch odmianach alotropowych. Alfa, która ma heksagonalną strukturę krystaliczną, szybciej usuwa metal i jest lepsza do twardego polerowania, gamma natomiast ma strukturę sześcienną i używana jest do polerowania końcowego. Al₂0₃ można spotkać w specjalnie separowanej postaci po procesie oddzielania cząstek, co stanowi dodatkowe zabezpieczenie przed tworzeniem się rys. Do polerowania wstępnego stosujemy zawiesiny o wielkości ziarna 3-15 pm, a do końcowego 0,05 - 3 pm.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wstępne przygotowanie zgładów metalograficznych do obserwacji w mikroskopie metalograficznym (świtlnym). Celem ćwiczenia jest także obserwacja wpływu obróbki mechanicznej na powierzchnię biomateriałów metalicznych.

str. 3